CONSTRUCCIÓN CON PANELES PREFABRICADOS EN CONCRETO

Ing. Erwing Rodríguez Prada.

I. INTRODUCCIÓN

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La prefabricación en concreto de grandes paneles es un sistema constructivo que consiste en la Producción de muros portantes, placas, vigas, columnas y demás elementos de una edificación; los cuales son fabricados en una planta bajo condiciones controladas y siguiendo un meticuloso proceso de planeación, donde se estudian integralmente todos los aspectos involucrados hasta el ensamble en la obra, para la posterior producción, transporte y montaje en la obra de los elementos con equipo de izaje. Los elementos prefabricados se pueden producir en casi cualquier forma y tamaño, de tal manera que en la mayoría de los casos se adaptan a la distribución arquitectónica del proyecto. El peso y la forma de los elementos solo está limitada por la capacidad de carga de los equipos de montaje y la viabilidad de transporte. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO 1. PARAMETROS DE CALIDAD. 1.1. Concreto. Se utiliza concreto con resistencia a la compresión variable de acuerdo al requerimiento de la estructura. El asentamiento máximo para fundir elementos en mesas horizontales es de 3”. Para fundir elementos en baterías verticales, el asentamiento máximo es de 6”, adicionado con aditivos reductores de agua. Los elementos horizontales se funden con concretos de asentamiento bajo, lo que redunda en cortos tiempos de fraguado inicial, mientras que los elementos verticales se funden con concreto de asentamiento mayor, para permitir su entrada en espacios estrechos, colocando una gran cantidad de concreto para fundir varios elementos simultáneamente utilizando vibración externa, lo cual genera durante el proceso de fraguado inicial una gran liberación de calor, que acelera el fraguado. 1.2. Mortero. Se utiliza mortero en proporción 1:3 con resistencia a la compresión de 2500 psi para nivelación y de colocación de muros y placas. En las juntas verticales entre muros se utiliza un mortero similar. 1.3. Acero de refuerzo. · Refuerzo horizontal y vertical en los extremos de los muros. Acero soldable con resistencia a la tracción 60000 psi. · Malla interna de refuerzo por retracción de fraguado en los muros. Acero soldable con resistencia a la tracción 60000 psi. · Refuerzo interno de las placas. Acero soldable con resistencia a la tracción 37000 psi ó 60000 psi según indicaciones de los planos estructurales. · Refuerzo de conectores de placas y muros. Acero con resistencia a la tracción 37000 psi según indicaciones de los planos estructurales.

. Refuerzo para vigas, columnas, losas doble tee, muros de contención y pantallas. Acero con resistencia la tracción 60000 psi. · Ganchos de levante y refuerzo para manejo del elemento prefabricado en la planta. Acero con resistencia a la tracción 37000 psi. · Platinas de acero. Para uso general se emplean platinas de espesor 2-1/2” de ancho 3/16” de espesor y resistencia a la tracción de 37000 psi. Casos muy especiales exigen el uso de platinas de mayor espesor (3/8", 1/2", 3/4"), también de 37000 psi. 1.4. Soldaduras. Los procesos y técnicas de soldadura aplicados se acogen a las normas de la AWS. Se utiliza electrodo tipo WEST ARCO E-6011 de 1/8", y electrodo WEST ARCO E-9018 de 1/8”. La longitud y las características de los cordones de soldadura utilizados se indica en los planos de montaje. La soldadura que se utiliza puede ser aplicada con equipo de corriente continua o con equipo de corriente alterna indiferentemente. 1.5. Parámetros de medida. El espesor de los muros debe ser el indicado en los planos estructurales, normalmente 8 cm para edificaciones de hasta 5 pisos, y 10 cm ó 12 cm para edificaciones de hasta 12 pisos. Las placas son de 10 o 12 cm. Dependiendo de las luces libres que se manejen. La geometría de cada elemento depende del uso de la edificación y de su ubicación final en la misma. Los elementos son fabricados incluyendo los pases sanitarios, eléctricos, espacios para buitrones, elementos descolgados, y en general los detalles necesarios para albergar las instalaciones de la vivienda.

2. CONTROL DE CALIDAD.

Existe un programa de control de calidad que se aplica de manera permanente a todo el proceso de producción del prefabricado. Específicamente, se controlan los materiales, la adecuada colocación de refuerzos y tuberías en los muros, la calidad del concreto y su correcto curado, el manejo del prefabricado en la planta y su manipulación para el transporte, almacenamiento y montaje en sitio. Los ensayos que se ejecutan sobre los agregados, el cemento, el concreto y el acero son regidos por las normas técnicas ICONTEC correspondientes. Los materiales deben tener características tales que permitan cumplir con las resistencias o características mínimas especificadas en el punto 1. De la misma forma se controlan las tolerancias dimensiónales de los elementos prefabricados y los alineamientos entre caras paralelas. Tanto los materiales utilizados como los parámetros de calidad adoptados tienen el respaldo de estudios, pruebas y ensayos previos efectuado durante el desarrollo del sistema constructivo, y son verificados periódicamente con pruebas y ensayos para control la calidad. 2.1. Concreto. 2.1.1. Control de las materias primas del concreto. Es necesario conocer con certeza las características físicas y químicas de las materias primas utilizadas en la elaboración del concreto. Las siguientes son las propiedades que se evalúan: · En el agregado grueso: masa unitaria, granulometría, densidad, humedad y absorción.

· En el agregado fino: masa unitaria, granulometría, densidad, contenido de materia orgánica, humedad, absorción y porcentaje de pasante en tamiz 200. · En el cemento: peso específico, tiempo de fraguado, consistencia normal y finura. · En el agua: determinación de sólidos suspendidos, dureza cálcica, contenido de hierro, alcalinidad, contenido de sulfatos, contenido de cloruros y dureza total. En general son ensayos químicos para determinar su potabilidad. · En aditivos: en términos generales consiste en determinar en mezclas de prueba la manera como un aditivo específico modifica alguna propiedad del concreto. Se escogen y prueban aditivos comerciales para obtener mejores acabados, resistencias iniciales altas y mayor manejabilidad bajo las condiciones particulares de producción. 2.1.2. Controles sobre el concreto fresco. · Asentamiento: Se verifica mediante el uso del cono que el concreto producido cumpla con los asentamientos especificados. · Resistencia a la compresión: Se toma diariamente una muestra de concreto escogida aleatoriamente para fabricar 6 cilindros de dimensiones estándar que se fallan por parejas a 7, 14 y 28 días. 2.2. Acero de refuerzo. Se realizan ensayos de tracción, en los que se analiza la curva de esfuerzo contra deformación, esfuerzo máximo y elongación de la probeta. Paralelo a estos ensayos se realizan pruebas de soldadura entre barras y barras con platina. 3. PLANEACION DE LA PRODUCCIÓN. 3.1. Pasos del proceso productivo. Para iniciar la producción de prefabricados de un proyecto se deben dar con anterioridad los siguientes pasos: 1. Transformación del diseño arquitectónico al sistema prefabricado. 2. Elaboración del diseño estructural. 3. Diseño de cada uno de los elementos prefabricados. Envío de planos de diseño de formaleta al contratista para la fabricación de las baterías. 4. Incorporación a cada elemento diseñado de los refuerzos según memoria de cálculo, tubería eléctrica que irá en el elemento (según diseño eléctrico adaptado al sistema prefabricado), ranuras o perforaciones para instalaciones hidráulicas, sanitarias o de gas. 5. Montaje de la formaletería y chequeos según diseño de cada elemento, previo estudio de su ubicación dentro de la nave asignada. 6. Elaboración del listado de producción. 7. Elaboración del plano "anclajes en cimentación". 8. Elaboración del programa de producción, según programación de obra aprobada por el contratante. 4. PRODUCCION DE LOS PREFABRICADOS. La producción se ejecuta teniendo en cuenta el programa de producción. En esta labor se tienen las siguientes etapas: 1. Limpieza de la formaletería y aplicación del desmoldante. 2. Colocación de mallas, refuerzos verticales y horizontales según diseño del elemento y ganchos de levante.

3. Colocación de conectores y canastillas para juntas perpendiculares. 4. Acondicionamiento de tubería y cajas eléctricas ensambladas previamente. 5. Ajuste de las diferentes formaletas y baterías con la respectiva revisión del supervisor. 6. Fundición y vibrado del concreto según especificación del elemento. 7. Desajuste de las formaletas y baterías para desencofrar el elemento. 8. Levante del elemento prefabricado y transporte al almacenamiento en planta o directamente a la obra. 5. DESPACHOS. Una vez desencofrado el elemento se levanta y según la necesidad se puede almacenar en planta o enviar directamente a la obra sin ningún riesgo, ya que el elemento en este momento ha alcanzado un 65% de su resistencia de diseño. El despacho esta programado semanalmente y se coordina a diario según solicitud de cada director de obra. El transporte se realiza en planchones con capacidad de 10 a 40 toneladas. El vehículo antes de salir de la planta es pesado para verificar la cantidad de prefabricados que transportará. 6. ALMACENAMIENTO DEL PREFABRICADO EN OBRA. 6.1. Muros. Se debe acondicionar un área con fácil acceso de los vehículos que transportan prefabricados, donde se colocarán las estructuras que almacenan los muros en obra ("Burros"). El área para almacenamiento de muros estará firme, bien nivelada y deberá localizarse dentro del campo de cobertura de la torre grúa. El izaje del muro prefabricado debe ser cuidadoso, evitando golpes de un elemento con otro. El muro debe estar en posición vertical antes de iniciar el levante. En el descargue en la zona establecida para el almacenamiento se tendrá el mismo cuidado. 6.2. Placas. Se debe disponer en obra del dispositivo de izaje adecuado para este fin. Debe acondicionarse un área para almacenamiento del prefabricado. Se verificará la calidad de la placa antes del descargue. Se almacenará hasta un máximo de seis (6) placas, una encima de la otra, del mismo tipo, utilizando tacos de madera para separar una placa de la otra. 7. LOCALIZACION DE MUROS Y VERIFICACION DE NIVELES EN LA CIMENTACION. Antes de proceder al montaje se debe marcar la posición de los muros y verificar los niveles de la placa de cimentación en los sitios donde irán apoyados los muros. Los objetivos de garantizar los niveles de la placa de cimentación en los sitios donde irán apoyados los muros son dos: facilitar la nivelación de las placas de entrepiso; Conseguir un buen contacto entre los muros y la cimentación, para garantizar la transmisión de esfuerzos según lo previsto en el cálculo estructural. 8. PREPARACION DEL AREA DE MONTAJE. Diariamente, antes de comenzar el montaje se debe limpiar y barrer el área donde se va a efectuar el montaje, removiendo escombros, basuras, exceso de materiales, hierros, etc. que puedan entorpecer la labor durante el montaje.

Inmediatamente después de este paso se debe realizar un trazado completo de los ejes y paramentos de la vivienda a montar. 9. PLANEACION Y ORGANIZACION DEL MONTAJE. Diariamente, antes de comenzar el montaje se debe verificar la disposición de todos los recursos necesarios para las labores de montaje: 9.1. Personal. La siguiente lista describe las funciones y la siguiente cantidad de personal de montaje. FUNCIÓN PERSONAL NECESARIO · Jefe de montaje (coordina todas las actividades del montaje). 1 · Recibo, descargue, enganche y verificación del prefabricado. 2 · Ayudante (prepara y suministra mortero, agua, etc.) 1 · Colocadores de mortero. 2 · Plomadores, alineadores y niveladores de elementos 2 · Resanadores interiores. 2 · Soldador. 2 · Operario de torregrúa. 1 TOTAL 13 9.2. Materiales. En el sitio de montaje se deben disponer de los materiales y herramientas. · Mortero de nivelación y morteros de juntas. · Soldadura: la especificada para el proyecto. · Hierro: para ejecutar adecuadamente los amarres entre los muros y las placas. · Agua: deberá garantizarse al menos en tinas y en el sitio de montaje para la fabricación de morteros. · Aditivo para juntas. · Herramientas: nivel, plomadas, tensores, guías de colocación, plantillas para colocar mortero, cizalla, palas, formaleta para fundir las juntas, baldes, palustre y llanas. 10. SECUENCIA DE MONTAJE. Debe seguirse la secuencia de ensamble especificada en el plano de montaje. Con relación a los muros, esta secuencia esta hecha de tal manera que se coloquen consecutivamente los muros que estarán unidos entre sí para ir conformando las cajas respectivas. · El objetivo de hacer el montaje de la manera anotada es: · Dar agilidad a las operaciones que siguen: soldadura de juntas, fundición de juntas. · Dar rigidez al sistema. · Generar mayor eficiencia al ensamble. · Dar una mejor utilización a las herramientas usadas en el montaje, principalmente los aparatos de enganche. · Seguridad en la operación; con relación a las placas, el ensamble debe hacerse de tal manera que después de ser colocada la primera, la siguiente sea la que va junto a ella.

11. INSTALACION DE MUROS Y ENTREPISOS.

11.1. Colocación de muros. La secuencia para el montaje de los muros es la siguiente: · Ubicar las guías de colocación, es decir, las que permitirán verificar que exista una separación exacta y un ángulo recto con el muro anterior. · Humedecer completamente el área donde va a colocarse el muro, ya bien sea sobre la placa de cimentación o sobre los entrepisos. · Colocar el mortero en el área de apoyo. Este debe tener tal manejabilidad que permita su compresión bajo el peso del muro. Debe colocarse solamente momentos antes de colocarse el muro. El mortero para la colocación del muro debe tener un espesor uniforme, con excepción de las zonas del área de apoyo en las que haya que corregir desniveles. · Colocación del muro en el área indicada. El operador de la grúa debe manejar el muro cuidadosamente, evitando golpearlo bruscamente al momento de apoyarlo. Debe bajar el muro con el mayor cuidado. Antes de bajar el muro totalmente a su posición, los plomadores deben recostar el muro contra las guías de colocación, para que el muro quede en su posición exacta. · Después de colocar el muro en su posición exacta, se colocarán los tensores para liberar la grúa. Se establece como objetivo un tiempo máximo de cuatro (4) minutos desde cuando la grúa toma un muro de la estructura de almacenamiento hasta cuando vuelve a tomar el siguiente. · Plomado del muro hasta garantizar su verticalidad. Se verifica plome, nivel de la superficie superior donde descansarán las placas, alineamiento del muro, y se harán las correcciones, en caso que sean necesarias. El plomo de los muros tendrá una tolerancia máxima de un (1) centímetro, no acumulable piso a piso. · Inmediatamente el muro este colocado los encargados de resanes deben recoger cualquier exceso de mortero, dando un buen acabado a la base del muro, interna y exteriormente. · Los soldadores deben proceder a soldar las juntas, en los sitios indicados y de acuerdo con las especificaciones del diseñador estructural. · Fundición de las juntas con grouting. 11.2. Colocación de placas. · Verificación del nivel de la superficie superior del muro donde se apoyará la placa, en relación con los otros muros. Si las superficies de apoyo de los muros han sido rectificadas al mismo nivel, la superficie superior de los muros estará también nivelada. · · Instalación de la placa. Después de colocada la placa en su lugar, se procederá a nivelarla, dejando una superficie horizontal. La superficie superior debe quedar al mismo nivel de las placas aledañas · A continuación se procede a soldar las placas entre sí y a ejecutar el amarre con los muros, según lo indicado en el diseño. 12. FUNDICION DE LAS JUNTAS ENTRE MUROS. · Previamente debe verificarse que los conectores entre muros hayan sido soldados entre sí, y que la formaleta esté limpia y aceitada. · Se colocará formaleta de madera en una de las caras de la junta, asegurándola por medio de alambre y atraques a la cara opuesta. La altura de dicha formaleta debe ser

tal que quede a ras con la parte superior del muro. El aseguramiento de la formaleta al muro debe ser tal que impida que se sople, ni deje escapar mortero. · La mezcla para fundir estas juntas será un grouting en proporción 1:3, con aditivos para prevenir el desecamiento prematuro de la mezcla. Antes de aplicarlo debe humedecerse la junta. · Introducir el grouting a lo largo de la junta con la ayuda de una espátula o de un palustre pequeño, aplicando presión para garantizar un mínimo de vacíos. El ancho usual de las juntas es de 2 centímetros, pero va determinado por las tolerancias de montaje y por indicaciones eventuales en los planos de montaje. · La formaleta debe desencofrarse por lo menos dos horas después de haber fundido la junta. Para retirar la formaleta, debe deslizarse cuidadosamente a lo largo de la junta. Después de retirada la formaleta debe humedecerse la junta. 13. INSTALACIONES ELECTRICAS. Las instalaciones eléctricas embebidas en el prefabricado deben revisarse en planta una vez desencofrado el elemento. Después de instalado el elemento, se procede a realizar la conexión de tuberías eléctricas placa-muro, según lo indique el plano eléctrico adaptado al sistema. Antes de resanar se debe sondear toda la tubería y verificar la ubicación y estado de las cajas eléctricas. Las guías para la colocación de las cajas antes de la fundición deben estar localizadas en el panel de tal manera que las cajas no queden torcidas. 14. RESANE DE LA ESTRUCTURA. Después de revisada la estructura a satisfacción, se procede a ejecutar el resane general de la unidad de vivienda, entregando al personal de acabados una estructura detallada y aseada. El resane se realiza con mortero en proporción 1:3. La superficie final del mismo debe ser lisa y coincidente con los niveles del elemento. Previamente debe humedecerse la superficie a tratar con el fin de evitar que el resane se agriete y se queme por falta de agua. 15. IMPERMEABILIZACION DE JUNTAS. Se debe colocar una franja de manto impermeabilizante en base de asfalto de 3 milímetros de espesor, cuyo ancho será de 10 a 12 centímetros en la zona de baños y cocina. Similar tratamiento se hará en las juntas de la fachada, garantizando protección contra el paso de agua lluvia. 16. PRODUCCIÓN Y MONTAJE DE EDIFICIOS PARA PARQUEADEROS. El proceso de prefabricación y montaje de los elementos estructurales de un edificio para parqueadero es similar al de un edificio de muros portantes en cuanto a la planeación, producción en planta, control de calidad, transporte, equipos de izaje, instalación, tratamiento de juntas y acabado final. Sin embargo existen otros factores que vale la pena considerar: -Para conformar los entrepisos se fabrican losas de sección doble tee con una altura variable de 30 y 40 cms, y un ancho de 1.60 mts -El sistema estructural se diseña para que el conjunto de columnas, vigas y losas doble tee asuman las cargas estáticas, y las pantallas de concreto se encarguen de resistir el efecto de las cargas sísmicas.

-Se trabajan luces de hasta 10 mts. -Las columnas son elementos continuos desde el primero hasta el quinto piso y por ello se prefabrican hasta una altura de 13.5 mts, dejando pases en cada piso para permitir la continuidad del acero superior de las vigas. -Tanto las vigas, como las placas doble tee se funden hasta determinada altura en la planta, y posteriormente en obra se coloca el acero superior de las vigas y una malla electro soldada en las placas, para luego procededer con la fundición de la capa de rodadura y los nudos viga-columna, que le proporciona la continuidad a la estructura.

Registro fotográfico.

Parqueadero del Proyecto Torres de San Agustín Parqueadero prefabricado en sótano

Torres de San Agustín

Edificio de muros prefabricados de 9 pisos

Conjunto Residencial Brisas del Caney

Edificio de muros prefabricados de 4 pisos

Oficinas de Terranova Servicios ESP Estructura prefabricada de pórticos

Ciudadela Terranova

Casas de 2 pisos con paneles prefabricados

Parqueadero en el Conjunto Residencial Gratamira Edificio prefabricado de parqueadero de 5 niveles

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